静态岩石分裂爆破施工专项方案.docx
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静态岩石分裂爆破施工专项方案
静态岩石分裂爆破施工专项方案
（土石方开挖补充方案）
一、工程概况
1、工程概况
本工程位于滕州市高铁新区东沙河镇（张洼村庄和万年村），拟建的宫河前街以东，朝阳街（拟建）以北，宫河路（拟建）以西，上宫街（拟建）以南；建设用地面积48219㎡，总建筑面积为156463㎡，其中地上建筑面积为120710㎡，地下建筑面积为35753㎡；由1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#住宅楼及地下车库组成，住宅位于庭院四周，中庭为地下车库，各栋楼基坑单独成立，中庭地下车库将各栋楼基坑连接在一起，整个基坑开挖深度约2.0—3.4m，中庭地下室车库面积约18800㎡。
住宅1#、8#、9#楼为地下2层、地上26层，2、3、4、5#楼为地下2层、地上20层，6#、7#楼为地下2层、地上22层；总高度分别为77.2m、59.6m、63.8m；1#～5#楼临街面的1-2层为商业层，3层以上为住宅；主体为现浇框架剪力墙结构。
基础为筏板基础；标准层高为2.9m，耐火等级Ⅰ级。
地下车库按防火要求设5个防火分区，结构为框架结构，周边为剪力墙维护；基础为筏板基础，层高为4.2m。
耐火等级Ⅱ级。
2、地质地貌特点
1）、地层结构及岩土物理力学性质
本次勘察最大孔深25.00米，依据野外鉴别及室内土工试验，按地基土的成因类型、地质特征将本场地地基土划分为三层，现由上至下分述如下：
①耕土（Q4ml）
黄褐色，松散。
以粘性土为主，含大量植物根系及虫孔等，在34#、35#、44#及46#钻孔分布为素填土。
本层全区分布，厚度0.20～1.30米，平均0.40米；层底标高80.01～82.66米，平均81.37米；层底埋深0.20～1.30米，平均0.40米。
②粘土（Q4al+pl）
褐黄色～棕黄色，硬塑。
切面稍光滑，韧性稍高，干强度稍高，含少量铁锰结核。
局部含少量碎石及小姜石。
本层除30#钻孔缺失外全区分布，厚度0.20～5.40米，平均1.42米；层底标高75.36～82.46米，平均79.92米；层底埋深0.40～5.70米，平均1.82米。
该层土属中压缩性土。
③石灰岩（∈）
中风化，深灰色~青灰色，隐晶结构，块状构造，厚层状~巨厚层状，岩体较完整，岩芯呈短柱状~柱状。
裂隙发育不均匀，多数地段以闭合状或微张节理裂隙为主。
顶部岩溶较发育，完全填充粘性土。
岩体基本质量等级Ⅳ级，较硬岩。
岩芯采取率60%~70%，岩石质量指标RQD=40。
本层未穿透，在场地内全区分布，最大揭露厚度24.60米。
2）、地基土的力学性能评价
第①层耕土：
松散，本层全区分布，厚度变化较大，工程力学性能差；
第②层粘土：
硬塑，中压缩性土，本层除30#钻孔缺失外全区分布，厚度变化较大，工程力学性能良好；
第③层石灰岩：
中风化，本层未穿透，在场地内全区分布，厚度变化不大，工程力学性能好。
3）、地基土承载力特征值
根据室内土工试验资料及野外原位测试、现场鉴别，结合附近建筑工程经验，综合提供场地内地基土的承载力特征值fak（kPa）如下表：
层号
岩土名称
地基土承载力特征值
fak（kPa）
地基土压缩模量
Es（MPa）
①
耕土
——
——
②
粘土
180
——
③
石灰岩
3000（溶洞内粘土180）
——
4）、地基基础方案分析
拟建滕州市高铁新区六合社区一期工程场地内，第①层耕土，工程力学性能差，施工中应全部清除；第②层粘土，工程力学性能良好，第③层石灰岩，厚度变化不大且埋藏厚度较大，工程力学性能好，是良好的天然基础持力层。
因此，第③层石灰岩宜作为拟建滕州市高铁新区六合社区一期工程基础的天然持力层，基础形式可采用筏型形基础。
二、编制依据
1、施工组织设计及施工图纸
序号
图纸名称
1
项目基槽开挖电子版施工图
2
项目勘察报告（电子版）
3
平面完成图（电子版）
4
总平面图（电子版）
2、主要规范、规程、图集、标准
序号
规范、规程、标准名称
编号
1
《土方与爆破工程施工及验收规范》
GB50201-2012
2
《基坑工程技术规程》
DB42/159-2004
3
《建筑机械使用安全技术规程》
JGJ33-2012
4
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
GB50202-2002
5
《建筑变形测量规程》
JGJ8-2007
6
《建筑基坑工程技术规范》
JGJ120-2012
7
《建筑工程施工质量验收统一标准》
GBJ50300-2013
8
《建筑工程质量检验评定标准》
GB50300-2013
3、依据现场《土方开挖方案》进行编写。
三、施工方案的比选
本工程预计开挖土方约46460立方，岩石约30056立方，岩石破碎后以挖掘机装自卸汽车运输（综合挖土和运土350m3/台班，挖石渣和运石渣200m3/台班），以下对几种方案进行初步比选。
1、方案一：
采用液压岩石破碎锤破碎岩石
按每栋楼2台液压破碎锤配置，共计14台，计划先对主楼石方进行破碎后再进行地下车库的破碎工作，采取白天进行破碎，夜间进行出渣的方式以缩短工期。
由于岩石太过坚硬，实际破碎效率远远达不到定额水平，经测算，我单位从2016年1月开始至今已发生台班35个（320型，1月24日-1月29日，2月23日-3月8日），实际破碎石方约700立方米，即每台班破碎20立方米石方，若完成30056立方米岩石破碎，共需要1503个台班；14台液压锤每天工作8小时破碎岩石，需要108个日历天。
1）、优点：
施工简单，不需办理相关手续。
2）、存在问题：
对破碎机械伤害较大，维修更换钎头会造成一定窝工时间；实际破碎岩石进度十分缓慢,在机械正常运转，操作手充足的情况下，理论上完成整个岩石破碎工程施工需要3个半月时间；根据实际施工需要虽可进行夜间加班，但相对会增加施工成本，且夜间施工将增大安全隐患。
2、方案二：
采用炸药控制爆破岩石，个别液压岩石破碎锤破碎。
拟每栋楼选择4台风动凿岩机同时凿岩打孔（定额为16.98m3/台班），7栋楼共28台风动凿岩机每天工作8小时凿石，8小时打孔完成后进行爆破作业，晚间进行出渣弃土作业，完成30056立方岩石爆破需要64个日历天（2个月零4天）。
1）、优点：
a、施工进度快，对工作面需要不是太严格。
b、费用适中（约95元/立方米），施工工艺为成熟的施工工艺，风险小。
2）、存在问题：
a、需要具有相应资质的爆破施工单位及监理单位。
b、爆破方案需要进行专家论证。
c、该工程处于高铁线路两侧的1km范围内（最近的部位为680m）,爆破施工需要与济南铁路局相关部门审批和滕州市公安局审批。
（根据中华人民共和国国务院令《铁路安全管理条例》第三十四条：
在铁路线路路堤坡脚、路堑坡顶、铁路桥梁外侧起向外各1km范围内，以及在铁路隧道上方中心线两侧各1km范围内，确需从事露天采矿、采石或爆破作业的，应当与铁路运输企业协商一致，依据有关法律法规的规定报县级以上地方人民政府有关部门批准，采取安全防护措施后方可进行。
）
d、施工场地内的高压燃气管道50米范围内禁止爆破。
（根据中华人民共和国石油天然气行业标准之《天然气管道运行规范》（SY/T5922-2012）的第8.1.1条：
管道两侧各50m线路带内禁止开山、爆破、修筑大型建筑物、构筑物工程。
）
e、施工场地内高压电线必须迁移。
（根据中华人民共和国公安部《电力设施保护条例实施细则》之第十条规定：
任何单位和个人不得在距电力设施范围500米内（指水平距离）进行爆破作业。
因工作需要必须进行爆破作业时，应当按国家颁发的有关爆破作业的法律法规，采取可靠的安全防护措施，确保电力设施的安全，并征得当地电力设施产权单位或管理部门的书面同意，报经政府有关部门批准。
）
f、需要提供如下资料进行备案：
项目立项批文、建筑工程规划许可证、建筑用地规划许可证、施工单位资质证书。
3、方案三：
静力（态）爆破技术破碎岩石
1）、静态药剂爆破。
通过装填无机盐粉末状破碎剂产生巨大膨胀挤压力将岩石涨裂，挖机清除破碎岩石，运土车将破碎的岩石运至弃土场弃置。
由于施工工期较长、成本太高（约400元/立方米），目前暂不考虑，本次不予深度分析。
2）、静态岩石分裂爆破。
利用岩石抗拉性弱的特点，从内部使用机械张力对岩石进行分裂，然后使用大型油锤对石方进行破碎。
a、优点：
无需办理各种备案等手续问题，安全、环保，主要针对的是不允许使用炸药爆破来破碎的大块石方，工作效率较液压岩石破碎锤高，计划工期2个月。
b、存在问题：
施工所需机械专业性强，大型设备租赁费用较高，若工作面太小或不能连续施工将导致施工成本增加。
4、方案比选结论
施工方案比选一览表
方案名称
液压岩石破碎机
定向爆破
静态药剂爆破
静态岩石
分裂爆破
现场是否
具备条件
是
否
是
是
优点
施工简单，不需办理相关手续
工期短，费用较低
无需办理相关手续，环保，无噪音
无需办理相关手续，安全、环保
缺点
工期长、成本高
需要备案手续，存在一定安全隐患
工期很长，成本较高
机械操作专业性强，要求有一定的工作面
工期
108天
64天
180天
60天
破碎成本
200元/立方米
95元/立方米
400元/立方米
200元/立方米
综上所述，若后期大面积开始施工，仅仅使用液压岩石破碎锤破碎石方的方案所需机械数量较大，且施工进度十分缓慢，远远不能满足进度要求。
故我单位经详细调查，综合安全、环保、施工进度、成本、备案手续及施工现场的诸多因素（高铁、高压线、燃气管道），建议使用新型的机械化静态爆破技术最为适合。
四、静态岩石分裂爆破施工方法
1、方法特点
新型的机械化静态爆破技术，是一种新型施工工艺。
采用静态超级岩石分裂机，运用液压机械方式对岩石进行开裂，在建筑土石方工程中不能使用炸药的情况下破碎岩石具有很大的技术优势。
机械化静态爆破技术作业时无震动、无冲击、无噪声、无粉尘、立即见效不用等待、不间断重复作业、工作效率高、工作效果显著等特点，应用于不能爆破作业并要求产量高、工期紧等技术难度大的土石方工程，比传统膨胀破碎效率更高。
2、工艺原理
因岩石的抗压强度高，抗拉强度低，静爆超级岩石分裂机正是利用其抗拉强度低的特性，以高压油为能量源，由液压动力站的泵站输出的超高液压油又经增压器的机械放大后驱动分裂棒内的油缸产生巨大推动力，使分裂机推动劈裂棒中的液压顶向外伸出胀裂岩石，液压力瞬间超高压，能轻而易举的从岩石内部将坚硬岩石分裂，并能使物体按预定方向分裂，达到胀裂破碎开挖的目的。
3、操作要点
1）、破碎前应对岩石破碎需要了解岩石性质、作业环境、工程量、破碎程度、工期要求、气候条件情况、节理、走向及地下水情况进行详细调查。
钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况（岩石性状）确定。
2）、布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行，临空面（自由面）越多，单位破石量就越大，经济效益也更高。
孔距与排距的大小与岩石硬度直接关系，硬度大时，孔距与排距越小，反之则大，孔距与排距布置，见下表：
孔距与排距简易布置表
岩石硬度
F=4
F=6
F=8
F=12
孔距（CM）
50--100
40
30
20
排距（CM）
80
50
40
30
3）、钻孔钻孔直径与破碎效果有直接关系，推荐用直径为38~42mm的钻头，孔深不超过60cm，间距不超过60cm。
五、施工准备
1、技术准备
1）、根据目前提供的土方开挖图，熟悉并审查图纸，提前核对好平面尺寸和基底标高，了解绝对高程和相对高程，并绘制高程控制网图。
2）、熟悉相关质量验收规范和安全措施。
3）、踏勘、熟悉现场，明确运输道路、地下障碍物等，为石方爆破提供可靠的资料和数据。
会同建设、监理单位共同测定场地原始标高，并签证。
4）、由于业主单位未提供具体的地下管网图，需继续联系甲方，摸清地下情况后方能进行下步施工。
同时，在施工中发现问题及时上报建设单位，通知相关产权单位，并采取相应措施进行处理，从而对场地内发现的地下管网采取有效的防护加固措施。
5）、安排6～10人在施工现场及现场外道路进行清理，确保施工现场文明施工。
6）、准备潜水泵QY-25为4台（15m3/h，扬程25m），用于排除基坑内积水和开挖过程中的雨水。
7）、组织并配备石方爆破工程施工所需的专业技术人员、管理人员和技术工人，组织安排好开挖顺序和作业班次。
2、测量准备
现场布设高程控制网,并根据高程控制网放出各单位工程定位轴线控制网、开挖控制边线及标高控制网，报监理单位进行复核，确保符合测量验收规范。
3、机械及施工人员准备
分部分项
工程名称
机械名称
型号
数量
配合
人员
备注
土
石
方
工
程
液压岩石破碎锤
420-500
4
4
石方施工
静爆超级岩石分裂机
9
27
石方爆破
反铲挖土机
1.2m³
2
6
土方开挖
自卸式翻斗车
20m³
18
18
拉运土方
铲车
1
1
土方堆放
推土机
2
2
场地平整
油锤
6
6
石方开挖
风镐
6
18
石方施工
水准仪
DZS3-1
2
4
现场测量放线
全站仪
索佳STFX
1
其它
潜水泵
QY-25
4
排水
4、场地准备
1）现场施工场地内耕土与粘土已挖出并集中堆放（以便后期土方回填使用），使静爆有施工作业面；
2）安装现场配电箱，方便照明与临时用电；
3）现场搭设临时指挥部。
六、施工顺序及布置
1、施工顺序
按照土方开挖专项方案的施工顺序由主楼最先静力爆破，再由四周向中间爆破，此顺序能让施工现场作业面更大，投入机械多从而能使工期更快。
2、施工布置
1）、施工段为1#、2#、7#、8#、9#楼及部分地下车库所围起来的区域（8#、9#楼因征地问题暂时不在本次静爆范围内考虑），2施工段为3#、4#、5#、6#楼及部分地下车库所围起来的区域；每个区域施工段安排3个静爆超级岩石分裂机（每栋楼1台），地下室范围安排2台。
石灰岩被拉裂后用液压岩石破碎锤将大块岩石分裂装车（每栋楼1台，可根据工期要求及作业面情况进行增补），挖机（每个施工段配1台）清除破碎的岩石；弃土场设置在工地外西北角，其中耕植土与粘土堆放在一个区域（以便保障后续回填的需要），岩石与泥夹石堆放一个区域；整个石灰岩静爆拟在2个半月内完成。
七、施工工艺流程
1、工艺流程图：
静力爆破工艺流程图
2、施工前准备：
1）管理人员与施工人员安排到位；
2）机械检查完成无故障；
3）对所有施工人员进行安全技术交底；
3、挖机清理浮土把无需进行静力爆破轻小浮石挖机清除；
4、定位、布孔：
1）根据设计数据确定开挖范围；
2）现场撒出需钻孔点；
5、钻孔（如下图）：
1）使用钻孔机对基坑岩石进行钻孔（孔深不超过60cm，间距不超过60cm）
2）钻孔时注意观察岩石密度或存在空洞，做好记录；
3）操作人员及钻孔设备做好安全措施。
6、插入劈裂棒；
7、使岩石分裂（如下图）；
8、二次破碎并装运
静爆超级岩石分裂机进行岩石分裂（控制在垫层上30cm），待分裂完成后用液压破碎锤将大型岩石块破碎，并使用挖机挖装，自卸车运走。
9、进行下一循环。
八、施工质量控制
1、静力岩石分裂爆破设备及材料的质量控制
对进场的设备和材料必须进行严格检验，不合格不得使用；
2、打孔质量控制
根据调查情况，编写实施性施工方案，按方案中的设计孔位布置图进行测量放线，严格控制孔深、角度等技术参数。
钻孔直径宜采用38~42mm。
孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大、强度越高，孔距与捧距越小，反之则大。
根据此原则结合现场试验进行孔距与排距调整。
3、质量控制措施
安排2个现场施工员与3个测量员进行同步跟踪检查钻孔深度，岩石低断裂层控制在垫层面上20cm处，不得扰动持力层，剩余石灰岩采用人工破碎。
九、安全措施
1、无关人员不得进入施工现场。
2、施工范围设置安全围档。
3、施工现场设置专人安全监护人，不要让周边农村的牲畜或者务农人员误入。
4、作业人员应保持安全距离，严禁在钻孔区域行走。
5、静力破碎时，发生异常情况，必须停止作业，查清原因并取相应措施确保安全后，方可继续施工。
6、下班前一定把开方的石碴清除完成，确认安全方可下班。
7、施工现场做好防盗工作。
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